JP2778927B2 - 光電式変位検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基準となる光ビームに
対する物体の変位量を検出するようにした光電式変位検
出装置に関するもので、例えば、建物、構造物の水平方
向あるいは垂直方向の変位、鉄道用レールの水平方向あ
るいは垂直方向の変位などの計測に適用可能なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】鉄道用レールの敷設現場、あるいはトン
ネルの掘削現場などでは、レールが所定の直線又は曲線
に沿って敷設され、あるいはトンネルが所定の直線又は
曲線に沿って掘削されるように、レーザ照準器などによ
って光ビームによる基準線を設定し、この基準線からの
変位量を測定しながら作業を進めている。光ビームによ
る基準線のその他の応用例として、収容物の量によって
変化する各種タンクの沈下量、傾きの測定、橋脚の変位
量の測定、建築物の建築時又は建築後の鉛直線からのず
れ（傾き）の測定などがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような測定にお
いては、レーザ照準器などから出射される光ビーム径の
中心位置を基準にして対象物の変位等を測定するため、
光ビーム径の中心を正確に求める必要がある。ところ
が、光源から遠ざかるに従ってビーム径が広がり、ビー
ム中心がわかりにくくなる。ビーム径がある程度広がっ
ても目視によってビーム中心を求めることができるが、
正確なビーム中心を求めることはできない。そのため、
光源から遠ざかるに従って光ビームによる基準線からの
変位量の測定精度が低下するという問題がある。

【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、光ビームを基準線とし
てこの基準線からの対象物の変位量を計測する光電式変
位検出装置であって、対象物が光源から遠くにあったと
しても光ビームによる基準線からの対象物の変位量を精
度よく測定することができるようにした光電式変位検出
装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成する
ために請求項１記載の発明は、受光面が分割されていて
基準の光ビームを受光する受光素子と、受光素子を直線
移動させる直線移動機構と、受光素子の各受光面の出力
差を検出することにより各受光面の光量差を検出する光
量差検出器と、光量差検出器からの光量差検出信号がゼ
ロになるように上記直線移動機構を駆動するモータと、
上記直線移動機構の変位量を測定する計測手段と、直線
移動機構の原点位置を検出する原点検出手段とを有し、
上記計測手段が、上記原点検出手段によって検出される
原点位置を基準にして直線移動機構の変位量を計測する
ことを特徴とする。

【０００６】 請求項２記載の発明は、受光面が水平方
向の中心線と垂直方向の中心線に沿って４分割されてい
て基準の光ビームを受光する受光素子と、受光素子を水
平方向および垂直方向に直線移動させる水平方向直線移
動機構および垂直方向直線移動機構と、上記受光素子の
水平方向に並ぶ受光面の出力差を検出することにより水
平方向に並ぶ受光面の光量差を検出する水平方向光量差
検出器および垂直方向に並ぶ受光面の出力差を検出する
ことにより垂直方向に並ぶ受光面の光量差を検出する垂
直方向光量差検出器と、水平方向光量差検出器および垂
直方向光量差検出器からの光量差検出信号がそれぞれゼ
ロになるように上記水平方向直線移動機構を駆動する水
平方向駆動用モータおよび垂直方向直線移動機構を駆動
する垂直方向駆動用モータと、上記水平方向直線移動機
構および垂直方向直線移動機構の変位量をそれぞれ測定
する水平方向計測手段および垂直方向計測手段と、上記
水平方向直線移動機構および垂直方向直線移動機構の原
点位置をそれぞれ検出する水平方向原点検出手段および
垂直方向原点検出手段とを有し、上記水平方向計測手段
および垂直方向計測手段は、上記水平方向原点検出手段
および垂直方向原点検出手段によって検出される原点位
置を基準にして水平方向直線移動機構および垂直方向直
線移動機構の変位量を計測することを特徴とする。

【０００７】 請求項３記載の発明は、受光面が分割さ
れていて基準の光ビームを受光する受光素子と、受光素
子を直線移動させる直線移動機構と、受光素子の各受光
面の出力差を検出することにより各受光面の光量差を検
出する光量差検出器と、光量差検出器からの光量差検出
信号がゼロになるように上記直線移動機構を駆動するモ
ータと、このモータの一定回転角度毎にパルス信号を出
力するエンコーダと、このエンコーダの出力信号をカウ
ントするアップダウンカウンタと、直線移動機構の原点
位置を検出する原点検出手段とを有し、上記アップダウ
ンカウンタは、上記原点検出手段から出力される原点リ
ミット信号によってリセットされることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、受光面が水平方向の中心線と垂
直方向の中心線に沿って４分割されていて基準の光ビー
ムを受光する受光素子と、受光素子を水平方向および垂
直方向に直線移動させる水平方向直線移動機構および垂
直方向直線移動機構と、上記受光素子の水平方向に並ぶ
受光面の出力差を検出することにより水平方向に並ぶ受
光面の光量差を検出する水平方向光量差検出器および垂
直方向に並ぶ受光面の出力差を検出することにより垂直
方向に並ぶ受光面の光量差を検出する垂直方向光量差検
出器と、水平方向光量差検出器および垂直方向光量差検
出器からの光量差検出信号がそれぞれゼロになるように
上記水平方向直線移動機構および垂直方向直線移動機構
を駆動する水平方向駆動用モータおよび垂直方向駆動用
モータと、これら水平方向駆動用モータおよび垂直方向
駆動用モータの一定回転角度毎にそれぞれパルス信号を
出力するエンコーダと、これらエンコーダの出力信号を
それぞれカウントするアップダウンカウンタと、上記水
平方向直線移動機構および垂直方向直線移動機構の原点
位置をそれぞれ検出する水平方向原点検出手段および垂
直方向原点検出手段とを有し、上記アップダウンカウン
タは、それぞれ上記水平方向原点検出手段から出力され
る原点リミット信号および垂直方向原点検出手段から出
力される原点リミット信号によってリセットされること
を特徴とする。

【０００８】

【作用】 請求項１記載の発明によれば、受光素子は基
準の光ビームを受光し、分割された受光面に照射される
光量に応じた信号を出力する。光量差検出器は受光素子
の各受光面の出力差を検出することにより各受光面の光
量差を検出し、この光量差に応じてモータが駆動され、
モータによって直線移動機構が駆動され、上記光量差が
ゼロとなるまで直線移動機構と共に受光素子が移動させ
られる。この直線移動機構の原点位置からの変位量を計
測手段で測定する。上記受光素子を有する直線移動機構
を測定対象物に装着しておけば、上記測定手段の測定結
果から、測定対象物の基準位置である光ビーム中心から
の変位量がわかる。

【０００９】 請求項２記載の発明によれば、直線移動
機構、光量差検出器、モータ、計測手段、原点検出手段
をそれぞれ２組、水平方向と垂直方向に設け、受光素子
の受光面は４分割し、水平方向に並ぶ受光面相互の出力
差と垂直方向に並ぶ受光面相互の出力差とがゼロになる
ように水平方向移動機構と垂直方向移動機構を駆動する
ため、水平方向の変位量と垂直方向の変位量とを測定す
ることができる。

【００１０】 請求項３記載の発明によれば、光量差検
出器は受光素子の各受光面の出力差を検出することによ
り各受光面の光量差を検出し、この光量差に応じてモー
タが駆動され、モータによって直線移動機構が駆動さ
れ、上記光量差がゼロとなるまで直線移動機構と共に受
光素子が移動させられる。上記モータの一定回転角度毎
にエンコーダがパルス信号を出力するのでこの出力信号
をアップダウンカウンタがカウントする。アップダウン
カウンタは原点検出手段からの原点リミット信号によっ
てリセットされるため、直線移動機構の原点位置からの
変位量をカウントすることになり、原点位置からの直線
移動機構の変位量を測定することができる。 請求項４記
載の発明によれば、直線移動機構、光量差検出器、モー
タ、エンコーダ、アップダウンカウンタ、原点検出手段
をそれぞれ２組、水平方向と垂直方向に設け、受光素子
の受光面は４分割し、水平方向に並ぶ受光面相互の出力
差と垂直方向に並ぶ受光面相互の出力差とがゼロになる
ように水平方向移動機構と垂直方向移動機構を駆動し、
このときエンコーダから出力されるパルス信号をアップ
ダウンカウンタでカウントすることにより、直線移動機
構の水平方向の変位量と垂直方向の変位量とを測定する
ことができる。アップダウンカウンタは原点検出手段か
らの原点リミット信号によってリセットされ、原点位置
からの直線移動機構の変位量を測定することができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明にかかる光
電式変位検出装置の実施例を説明する。まず、本発明に
用いられる機構部分の例について説明する。図１ないし
図３において、符号１と符号２はそれぞれ直線移動機構
を示しており、符号１で示す直線移動機構は水平方向移
動機構を、符号２で示す直線移動機構は垂直方向移動機
構を構成している。水平方向移動機構１は、装置本体に
固定された水平方向に長い支持板１２を有し、この支持
板１２の両端部に互いに対向するように形成された一対
の折曲部１２ａ，１２ａにまたがって一対のガイドレー
ル１１，１１が互いに平行にかつ水平方向に向けて固定
されている。また、上記折曲部１２ａ，１２ａにまたが
って送りねじ１３が回転自在に支持されている。送りね
じ１３は上記一対のガイドレール１１，１１の間でこれ
らガイドレール１１，１１と平行に支持されている。上
記一方の折曲部１２ａには送りねじ１３を回転駆動する
モータ１４が取付けられている。

【００１２】上記一対のガイドレール１１，１１は移動
テーブル１６を貫通し、移動テーブル１６はガイドレー
ル１１，１１に沿って直線移動可能となっている。移動
テーブル１６にはまた送りねじ１３が螺入されていて、
送りねじ１３が回転駆動されることにより移動テーブル
１６が水平方向に直線移動するようになっている。上記
他方の折曲部１２ａには送りねじ１３の回転角度を検出
するロータリーエンコーダ１５が取付けられている。支
持板１２の一方の折曲部１２ａの近傍には、移動テーブ
ル１６の原点検出手段としての原点リミットスイッチ１
７が取付けられている。

【００１３】前記垂直方向移動機構２も、上記水平方向
移動機構１と略同様に構成されているが、水平方向移動
機構１上で垂直方向に直線移動するように構成されてい
る点が異なる。すなわち、水平方向に移動する上記移動
テーブル１６には垂直方向に長い支持板２２の長さ方向
中央部が固着され、支持板２２の両端部に互いに対向す
るように形成された一対の折曲部２２ａ，２２ａにまた
がって一対のガイドレール２１，２１が互いに平行にか
つ垂直方向に向けて固着されている。図示の例では支持
板２２が移動テーブル１６の背面に固着されているが、
移動テーブル１６の前面その他適宜の位置に固着されて
いればよい。上記折曲部２２ａ，２２ａにまたがって送
りねじ２３が回転自在に支持されている。送りねじ２３
はガイドレール２１，２１間でこれらガイドレール２
１，２１と平行に支持されている。上記一方の折曲部２
２ａには送りねじ２３を回転駆動するモータ２４が取付
けられている。一対のガイドレール２１，２１は移動テ
ーブル２６を貫き、移動テーブル２６は、ガイドレール
２１，２１に沿って垂直方向に直線移動可能となってい
る。移動テーブル２６にはまた送りねじ２３が垂直方向
に螺入され、送りねじ２３が回転駆動されることにより
移動テーブル２６が垂直方向に直線移動するようになっ
ている。

【００１４】上記支持板２２の他方の折曲部２２ａには
送りねじ２３の回転角度を検出するロータリーエンコー
ダ２５が取付けられている。支持板２２の一方の折曲部
２２ａの近傍には、移動テーブル２６の原点検出手段と
しての原点リミットスイッチ２７が取付けられている。
上記移動テーブル２６の前面には受光素子３０が取付け
られている。図３に示すように、受光素子３０には、レ
ーザ光源３２から測定基準となるレーザビームが照射さ
れる。受光素子３０は水平方向の中心線と垂直方向の中
心線に沿って４分割され、４つの受光面Ｖ１，Ｖ２，Ｖ
３，Ｖ４を有している。これら各受光面は例えば太陽電
池で構成することができる。

【００１５】いま、モータ１４によって送りねじ１３が
正逆回転駆動されると、移動テーブル１６がガイドレー
ル１１，１１に沿って左右方向に直線移動させられる。
これと共に支持板２２も左右方向に移動し、支持板２２
を介して移動テーブル１６と一体に組付けられた垂直方
向移動機構２も左右方向に平行移動させられる。従っ
て、垂直方向移動機構２の移動テーブル２６に取付けら
れている受光素子３０も左右方向に直線移動させられ
る。また、モータ２４によって送りねじ２３が正逆回転
駆動されると、移動テーブル２６がガイドレール２１，
２１に沿って垂直方向に直線移動させられ、これと共に
受光素子３０も垂直方向に直線移動させられる。

【００１６】受光素子３０には図４に示すように４分割
された各受光面にまたがりレーザビームが照射される。
図４において符号Ｂ₀，Ｂ₁，Ｂ₂はそれぞれ受光素子３
０の受光面上におけるレーザビームの断面を示してお
り、Ｂ₀は受光素子３０上において水平方向にも垂直方
向にもずれがない場合を、Ｂ₁は受光素子３０に対して
水平方向左側にずれている場合を、Ｂ₂は受光素子３０
に対して水平方向右側にずれている場合を示している。
モータ１４及びモータ２４はそれぞれ送りねじ１３，２
３を正逆方向に回転駆動して受光素子３０を水平方向及
び垂直方向に移動させ、上記Ｂ₀で示すように、レーザ
ビームの受光断面が受光素子３０上において水平方向に
も垂直方向にもずれないようにする。このときのエンコ
ーダ１５及びエンコーダ２５からの出力を計数すれば受
光素子３０の水平方向及び垂直方向の変位量を知ること
ができる。

【００１７】次に、上記の機構と組み合わせて用いるこ
とができる計測回路の例を説明する。図５の上半分は水
平方向の計測回路を、下半分は垂直方向の計測回路を示
している。水平方向の計測回路は、受光面が４分割され
た前記受光素子３０の水平方向に並ぶ受光面の光量差に
比例した信号ΔＸを検出する光量差検出器としての差動
アンプ４１を有する。より具体的には、差動アンプ４１
は、図４に示す受光素子３０の左半分に位置する二つの
受光面の合成出力Ｖ１＋Ｖ２と右半分に位置する二つの
受光面の合成出力Ｖ３＋Ｖ４を入力とし、これらの入力
の差に比例した信号、ΔＸ＝Ｋ₁｛（Ｖ１＋Ｖ２）−
（Ｖ３＋Ｖ４）｝を出力する。ただし、Ｋ₁＞０であ
る。

【００１８】差動アンプ４１の出力ΔＸはサーボアンプ
４２と正負判定回路４３に入力される。サーボアンプ４
２は、上記信号ΔＸに応じて前記モータ１４を正逆回転
駆動するものである。モータ１４の回転駆動により前述
のとおり受光素子３０が水平方向に移動する。サーボア
ンプ４２は、上記信号ΔＸがゼロ、すなわち受光素子３
０の水平方向に並ぶ受光面の光量差に応じた信号がゼロ
となる向きにモータ１４を回転駆動する。モータ１４の
回転と共に前記エンコーダ１５も回転し、一定の回転角
度ごとにパルス信号を出力する。エンコーダ１５の出力
信号は計測手段としてのアップダウンカウンタ４４のカ
ウント入力端子に入力される。上記正負判定回路４３は
上記信号ΔＸ＝Ｋ₁｛（Ｖ１＋Ｖ２）−（Ｖ３＋Ｖ
４）｝の正負を判定するもので、その判定信号は上記ア
ップダウンカウンタ４４のアップダウン入力端子に入力
される。アップダウンカウンタ４４のリセット端子には
前記原点リミットスイッチ１７から出力される原点リミ
ット信号が入力される。

【００１９】上記計測回路は次のように動作する。い
ま、図４に符号Ｂ₁で示すように受光素子３０の受光面
上において光ビームの照射位置が左側に偏ったとする
と、受光素子３０の（Ｖ１＋Ｖ２）出力が（Ｖ３＋Ｖ
４）出力よりも大きくなり、差動アンプ４１の出力はプ
ラスとなる。このプラス出力によりサーボアンプ４２は
モータ１４を回転駆動し、受光素子３０を左に向かって
移動させる。この受光素子３０の移動によって上記出力
（Ｖ１＋Ｖ２）、（Ｖ３＋Ｖ４）の差が少なくなり、や
がて図４に符号Ｂ₀で示すように光ビームの照射位置が
受光素子３０の略中心位置になると、図６に示す不感帯
に入り、モータ１４が停止して受光素子３０の移動も停
止する。この間、アップダウンカウンタ４４には正負判
定回路４３から正の判定信号が入力され、また、上記モ
ータ１４の回転駆動に伴ってエンコーダ１５からパルス
信号が入力され、このパルス信号を上記正の判定信号に
従ってアップ方向にカウントする。このカウント値を表
示することにより、あるいはこのカウント値を受光素子
３０の移動距離に換算して表示することにより、受光素
子３０の変位量を計測することができる。

【００２０】図４に符号Ｂ₂で示すように光ビームの照
射位置が受光素子３０の右側に偏った場合は、サーボア
ンプ４２が受光素子３０を右に移動させる向きにモータ
１４を回転駆動し、やがて図４に符号Ｂ₀で示すように
光ビームの照射位置が受光素子３０の略中心位置になる
と、図６に示す不感帯に入り、モータ１４が停止して受
光素子３０の移動も停止する。このときの受光素子３０
の移動に伴うエンコーダ１５の出力は、正負判定回路４
３からの負の判定信号に従いアップダウンカウンタ４４
がダウン方向にカウントする。このカウント値によって
受光素子３０の変位量を計測することができる。

【００２１】なお、上記受光素子３０の変位量という場
合、直線移動機構１の原点位置からの機械的な変位量
と、基準となる光ビームからの変位量とがある。原点位
置からの機械的な変位量は、前記移動テーブル１６が図
１において右端の原点位置にあって原点リミットスイッ
チ１７がオンしている状態から、受光素子３０がその中
心位置で光ビームを受光しモータ１４が停止するまでの
カウンタ４４のカウント値で求める。すなわち、原点リ
ミットスイッチ１７がオンしている状態ではカウンタ４
４はリセットされたままであり、上記スイッチ１７がオ
フした時点からカウンタ４４がカウントを開始し、モー
タ１４が停止したときのカウンタ４４のカウント値は上
記原点リミットスイッチ１７からの距離に対応する。

【００２２】また、上記基準となる光ビームからの変位
量は、基準となる光ビームを設定し、この光ビームを受
光素子３０の中心位置で受光してモータ１４が停止して
いるとき、図示されないリセットスイッチを押してカウ
ンタ４４をリセットし、そのあとのカウンタ４４のカウ
ント値によって求める。カウンタ４４のリセットは任意
の位置で行うことができる。

【００２３】図５の下半分に示す垂直方向の計測回路
も、以上説明した水平方向の計測回路と同様の回路構成
となっている。すなわち、差動アンプ５１、サーボアン
プ５２、正負判定回路５３、モータ２４、エンコーダ２
５、原点リミットスイッチ２７、アップダウンカウンタ
５４を有すると共に、これらが前記水平方向の計測回路
と同様に接続されている。差動アンプ５１は、４分割受
光素子３０の垂直方向に並ぶ受光面の光量差に比例した
信号ΔＹを検出する光量差検出器としての機能を有す
る。具体的には、差動アンプ５１は、図４に示す受光素
子３０の上半分に位置する二つの受光面の合成出力Ｖ１
＋Ｖ４と下半分に位置する二つの受光面の合成出力Ｖ２
＋Ｖ３を入力とし、これらの入力の差に比例した信号、
ΔＸ＝Ｋ₂｛（Ｖ１＋Ｖ４）−（Ｖ２＋Ｖ３）｝を出力
する。ただし、Ｋ₂＞０である。

【００２４】上記垂直方向の計測回路は、前記水平方向
の計測回路と同様に動作する。すなわち、受光素子３０
の受光面上において光ビームの照射位置が上下に偏った
とすると、受光素子３０の垂直方向に並ぶ受光面の光量
の差、具体的には出力（Ｖ１＋Ｖ４）と出力（Ｖ２＋Ｖ
３）との差に応じた正負の信号ΔＹが差動アンプ５１か
ら出力され、この出力によりサーボアンプ５２はモータ
２４を正方向又は負方向に回転駆動し、受光素子３０を
垂直方向にに移動させる。この受光素子３０の移動によ
って上記出力（Ｖ１＋Ｖ４）、（Ｖ２＋Ｖ３）の差が少
なくなり、やがて光ビームの照射位置が受光素子３０の
略中心位置になると不感帯に入り、モータ２４が停止し
て受光素子３０の移動も停止する。この間、アップダウ
ンカウンタ５４には正負判定回路５３から正又は負の判
定信号が入力され、また、上記モータ２４の回転駆動に
伴ってエンコーダ２５からパルス信号が入力され、この
パルス信号を上記正又は負の判定信号に従ってアップ方
向又はダウン方向にカウントする。このカウント値を表
示することにより、あるいはこのカウント値を受光素子
３０の移動距離に換算して表示することにより、受光素
子３０の変位量を計測することができる。従って、アッ
プダウンカウンタ５４は直線移動機構２の計測手段を構
成している。

【００２５】以上説明した実施例にかかる光電式変位検
出器はその本体を検出対象物に取付け、基準となる光ビ
ームを照射して使用する。この光ビームを受光素子３０
の中心位置で常に受光するように水平方向移動機構１と
垂直方向移動機構２とがサーボ機構によって駆動され、
このときの受光素子３０の水平方向及び垂直方向の移動
距離に応じたエンコーダ１５，２５からのパルス信号が
アップダウンカウンタ４４，５４によって計数される。
このカウンタ４４，５４の計測値から、検出対象物の水
平方向の変位量と垂直方向の変位量を計測することがで
きる。また、受光素子３０の受光面上での光ビームの受
光位置の変位によって検出対象物の変位量を計測するた
め、光源から受光素子３０までの距離が長くなって光ビ
ーム径が広がっても、検出対象物の変位量を精度よく検
出することができる。

【００２６】本発明にかかる光電式変位検出器は、これ
を例えば鉄道用線路に沿って移動する移動体に取付けて
おけば、線路の水平方向及び垂直方向の変位ないしは曲
がりを精度よく検出することができる。また、本発明に
かかる光電式変位検出器は、これを大型タンクのある部
分に設置しておけば、収容物の容量の変化によるタンク
の沈み量や傾き量を計測することができ、パーキングタ
ワーその他の建築物の柱や外壁などに設置し、基準とな
る光ビームを鉛直に出射するようにしておけばそれらの
前後左右方向の傾きを計測することができる。これらの
検出対象物に限らず、本発明にかかる光電式変位検出器
は各種対象物の変位量検出に用いることができる。

【００２７】なお、図示の実施例では、互いに直交する
２方向の変位を検出することができるようになっていた
が、用途によっては、上下方向のみあるいは左右方向の
みというように、１方向の変位のみを検出できれば足り
る場合もある。そこで、１方向のみの直線移動装置と、
１方向のみの光量差検出器と、１方向のみの計測手段等
によって１方向の変位のみを検出するようにしてもよ
い。

【００２８】

【発明の効果】 請求項１および請求項３記載の発明に
かかる光電式変位検出装置によれば、受光面が分割され
ていて基準の光ビームを受光する受光素子と、受光素子
を直線移動させる直線移動機構と、受光素子の各受光面
の出力差を検出することにより各受光面の光量差を検出
する光量差検出器と、光量差検出器からの光量差検出信
号がゼロになるように直線移動機構を駆動するモータ
と、直線移動機構の変位量を測定する計測手段とを有し
ているため、上記光電式変位検出装置を検出対象物に取
付けておけば、光ビームを受光素子の中心位置で常に受
光するように直線移動機構が駆動され、このときの受光
素子の変位量、換言すれば検出対象物の変位量を計測手
段が精度よく計測する。また、受光素子の受光面上での
光ビームの受光位置の変位によって検出対象物の変位量
を計測するため、光源から受光素子までの距離が長くな
って光ビーム径が広がっても、検出対象物の変位量を精
度よく検出することができる。また、原点検出手段によ
って直線移動機構の原点位置を検出し、計測手段は、原
点位置を基準にして直線移動機構の変位量を計測するよ
うになっているため、直線移動機構の原点位置からの機
械的な変位量を求めることができる。

【００２９】請求項２および請求項４記載の発明にかか
る光電式変位検出装置によれば、水平方向移動機構と垂
直方向移動機構を設け、受光素子は受光面が４分割され
て水平方向に並ぶ受光面の光量差と垂直方向に並ぶ受光
面の光量差とを検出できるようにし、これらの光量差が
ゼロになるように上記水平方向移動機構と垂直方向移動
機構を駆動して水平方向の変位量と垂直方向の変位量と
を計測することができるようにしたため、例えば、鉄道
用線路の上下左右方向の変位を同時に計測したり、高層
建築物の前後左右方向の傾きを同時に計測することがで
きる。また、水平方向および垂直方向の原点検出手段に
よって水平方向および垂直方向の直線移動機構の原点位
置をそれぞれ検出し、水平方向および垂直方向の計測手
段が、水平方向および垂直方向の原点位置を基準にして
水平方向および垂直方向の直線移動機構の変位量をそれ
ぞれ計測するようになっているため、水平方向および垂
直方向の直線移動機構の各原点位置からの機械的な変位
量を求めることができる。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光電式変位検出装置の実施例を
示す正面図。

【図２】同上平面図。

【図３】同上側面図。

【図４】上記実施例中の受光素子の例を示す正面図。

【図５】本発明に適用可能な計測回路の例を示すブロッ
ク図。

【図６】上記実施例の制御動作を示す線図。

【符号の説明】

１ 直線移動機構としての水平方向移動機構 ２ 直線移動機構としての垂直方向移動機構 １４ モータ １７ 原点検出手段としての原点リミットスイッチ ２４ モータ ２７ 原点検出手段としての原点リミットスイッチ ３０ 受光素子 ４１ 光量差検出手段としての差動アンプ ４４ 計測手段としてのアップダウンカウンタ ５１ 光量差検出手段としての差動アンプ ５４ 計測手段としてのアップダウンカウンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−133197（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−59404（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受光面が分割されていて基準の光ビーム
   を受光する受光素子と、 受光素子を直線移動させる直線移動機構と、 受光素子の各受光面の出力差を検出することにより各受
   光面の光量差を検出する光量差検出器と、 光量差検出器からの光量差検出信号がゼロになるように
   上記直線移動機構を駆動するモータと、上記直線移動機構の変位量を測定する計測手段と、 直線移動機構の原点位置を検出する原点検出手段とを有
   し、 上記計測手段は、上記原点検出手段によって検出される
   原点位置を基準にして直線移動機構の変位量を計測する
   ことを特徴とす る光電式変位検出装置。
2. 【請求項２】 受光面が水平方向の中心線と垂直方向の
   中心線に沿って４分割されていて基準の光ビームを受光
   する受光素子と、 受光素子を水平方向および垂直方向に直線移動させる水
   平方向直線移動機構および垂直方向直線移動機構と、 上記受光素子の水平方向に並ぶ受光面の出力差を検出す
   ることにより水平方向に並ぶ受光面の光量差を検出する
   水平方向光量差検出器および垂直方向に並ぶ受光面の出
   力差を検出することにより垂直方向に並ぶ受光面の光量
   差を検出する垂直方向光量差検出器と、 水平方向光量差検出器および垂直方向光量差検出器から
   の光量差検出信号がそれぞれゼロになるように上記水平
   方向直線移動機構を駆動する水平方向駆動用モータおよ
   び垂直方向直線移動機構を駆動する垂直方向駆動用モー
   タと、 上記水平方向直線移動機構および垂直方向直線移動機構
   の変位量をそれぞれ測定する水平方向計測手段および垂
   直方向計測手段と、 上記水平方向直線移動機構および垂直方向直線移動機構
   の原点位置をそれぞれ検出する水平方向原点検出手段お
   よび垂直方向原点検出手段とを有し、 上記水平方向計測手段および垂直方向計測手段は、上記
   水平方向原点検出手段および垂直方向原点検出手段によ
   って検出される原点位置を基準にして水平方向 直線移動
   機構および垂直方向直線移動機構の変位量を計測するこ
   とを特徴とする 光電式変位検出装置。
3. 【請求項３】 受光面が分割されていて基準の光ビーム
   を受光する受光素子と、 受光素子を直線移動させる直線移動機構と、 受光素子の各受光面の出力差を検出することにより各受
   光面の光量差を検出する光量差検出器と、 光量差検出器からの光量差検出信号がゼロになるように
   上記直線移動機構を駆動するモータと、 このモータの一定回転角度毎にパルス信号を出力するエ
   ンコーダと、 このエンコーダの出力信号をカウントするアップダウン
   カウンタと、 直線移動機構の原点位置を検出する原点検出手段とを有
   し、 上記アップダウンカウンタは、上記原点検出手段から出
   力される原点リミット信号によってリセットされること
   を特徴とする 光電式変位検出装置。
4. 【請求項４】 受光面が水平方向の中心線と垂直方向の
   中心線に沿って４分割されていて基準の光ビームを受光
   する受光素子と、 受光素子を水平方向および垂直方向に直線移動させる水
   平方向直線移動機構および垂直方向直線移動機構と、 上記受光素子の水平方向に並ぶ受光面の出力差を検出す
   ることにより水平方向に並ぶ受光面の光量差を検出する
   水平方向光量差検出器および垂直方向に並ぶ受光面の出
   力差を検出することにより垂直方向に並ぶ受光面の光量
   差を検出する垂直方向光量差検出器と、 水平方向光量差検出器および垂直方向光量差検出器から
   の光量差検出信号がそれぞれゼロになるように上記水平
   方向直線移動機構および垂直方向直線移動機構を駆動す
   る水平方向駆動用モータおよび垂直方向駆動用モータ
   と、 これら水平方向駆動用モータおよび垂直方向駆動用モー
   タの一定回転角度毎にそれぞれパルス信号を出力するエ
   ンコーダと、 これらエンコーダの出力信号をそれぞれカウントするア
   ップダウンカウンタと、 上記水平方向直線移動機構および垂直方向直線移動機構
   の原点位置をそれぞれ検出する水平方向原点検出手段お
   よび垂直方向原点検出手段とを有し、 上記アップダウンカウンタは、それぞれ上記水平方向原
   点検出手段から出力される原点リミット信号および垂直
   方向原点検出手段から出力される原点リミット信号によ
   ってリセットされることを特徴とする 光電式変位検出装
   置。